煤礦機電控制技術發(fā)展現(xiàn)狀與展望

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通過長期的實踐總結得出，只是由機構所構成的機械逐漸被淘汰，取而代之的是機電一體化系統(tǒng)，這種新型的機械設備逐漸得以廣泛應用，使得機械技術能夠與微電子技術、信息技術、人工智能技術以及自動化技術等更好融合，從而確保了機械設備無論是在功能方面，還是在性能方面均得以顯著的提升，也為企業(yè)贏得了更多的經(jīng)濟效益。

1機電控制系統(tǒng)的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢

可編程控制裝置在機械控制系統(tǒng)之中所發(fā)揮的作用極為重要，該裝置是利用微型機芯片，依照具體的生產(chǎn)流程以及要求，不斷得以改進與完善的一種控制裝置。可編程控制裝置擁有非常優(yōu)良的抗干擾性能，在工業(yè)生產(chǎn)過程中適用性更強，遇到故障可以實現(xiàn)掉電保護以及故障智能診斷等功能。該控制系統(tǒng)利用功能化模塊結構所構建，能夠依照不同要求對控制系統(tǒng)加以重新組合或擴充。可編程控制裝置擁有獨立編程器元件，整個編程過程較為簡單，而且便于學習與掌握，所需成本也較低。現(xiàn)階段，我國已經(jīng)研發(fā)出了擁有智能模塊的PLC控住裝置，其能夠?qū)崿F(xiàn)將順序控制與過程控制相互融合，確保對整個生產(chǎn)流程進行全面控制。功能進一步優(yōu)化的PLC裝置作為未來通用的控制裝置，已經(jīng)廣泛的被應用到了工業(yè)自動化控制系統(tǒng)之中。從目前PLC現(xiàn)狀以及發(fā)展方向來看，未來PLC的發(fā)展趨勢主要體現(xiàn)在一些幾個方面：不斷朝著高速化以及大容量化發(fā)展；PLC產(chǎn)品更為多元化，尤其是朝著超大型化以及超小型化的方向不斷發(fā)展；PLC可用編程語言越來越豐富化；智能化模塊不斷被開發(fā)、應用，使得PLC的信息處理功能以及控制功能得以顯著提升；不斷的通信以及聯(lián)網(wǎng)功能，促進通信標準化進一步發(fā)展。

2機電控制技術在煤礦輸送設備節(jié)能控制中的應用

2.1煤量自動識別設備概述

核子秤屬于新型計量設備，主要是應用在物料傳輸環(huán)節(jié)計量過程之中，其是通過非接觸式的方式進行物料計量。核子秤的內(nèi)部結構相對復雜，其包含有放射源部件、電離部件、電源部件以及下位機裝置等多個機構構成。核子秤其放射源部件能夠發(fā)射出γ射線，而在這些射線穿過輸送設備之中所運輸物料過程中，其中部分射線會讓物料所吸收，根據(jù)射線吸收情況，從而計算得到物料的重量。另外，核子秤還能夠?qū)Σ煌瑫r間段內(nèi)的射線開展實時的監(jiān)測工作，同時將其和空載情況下射線強度加以對比，同時還能夠測量輸送設備的運行速率，借助于計算機設備，可以分析并線束輸送設備中的單位載荷數(shù)據(jù)、瞬時流量數(shù)據(jù)以及累計量數(shù)據(jù)等數(shù)據(jù)信息。核子秤在稱量過程中采用的是非接觸式稱量方式，因此，稱量過程不會受溫度、物料腐蝕性、輸送設備傾角值以及膠帶張力等各種外在因素的干擾，同時也不會受到測量物料自身物力性質(zhì)所影響，能夠?qū)崿F(xiàn)動態(tài)、精準的測量，運行過程中性能更為穩(wěn)定，可靠度高，能夠被應用在一些粉塵濃度高、露天環(huán)境等相對惡劣的條件之中。

2.2煤量自動識別系統(tǒng)分析設計

此膠帶輸送系統(tǒng)之中包含有3臺不同的膠帶秤，其中1號膠帶秤設置在主井輸送設備之中，2號膠帶秤設置在盤區(qū)運輸設備之中，3號膠帶秤設置于順槽運輸設備之中。核子秤把所測量到的物料流量相關數(shù)據(jù)信息，傳輸于所在膠帶設備對應的PLC分站之中，然后在利用光纖把監(jiān)測數(shù)據(jù)傳輸?shù)絇LC主站之中，CPU裝置依照檢測數(shù)據(jù)同時結合數(shù)據(jù)庫之中數(shù)據(jù)加以對比分析，之后便會輸出4-20mA調(diào)節(jié)信號，并將該信號輸送至輸送設備變頻器裝置之中，以完成對膠帶輸送設備電機轉(zhuǎn)速的調(diào)控。

2.3帶式輸送機機電控制系統(tǒng)總體方案

在煤礦自動化管理系統(tǒng)的構建過程中，膠帶輸送設備機電控制是非常關鍵的內(nèi)容，其對于煤礦膠帶輸送設備的實際運行效率以及運行安全性均會產(chǎn)生極大影響。此次研究結合我礦膠帶輸送系統(tǒng)的現(xiàn)實情況，就煤礦開采中存在的不均衡問題考慮，全面、細致的研討膠帶輸送設備煤量、膠帶速率以及膠帶輸送設備能耗間所存在的關聯(lián)性，同時利用機電控制技術等，構建了節(jié)能、高效的膠帶輸送設備機電控制系統(tǒng)。所構建的機電控制系統(tǒng)之中，系統(tǒng)控制的核心部件為PLC部件，該部件的型號為Logix1756型。在該機電控制系統(tǒng)之中，包含有上位機裝置、PLC裝置、變頻裝置、信號測試裝置、信息通信裝置等。（1）上位機裝置。上位機是整個機電控制系統(tǒng)的監(jiān)控設備，該設備采用的是工業(yè)計算機，其型號為610H型，同時在上位機之中組態(tài)界面的搭建是利用Forcecontrolsp6.3軟件所搭建，以實現(xiàn)實時監(jiān)控并顯示膠帶輸送機運行狀況。（2）PLC裝置。在膠帶輸送設備的機電控制系統(tǒng)之中，PLC裝置是最為關鍵的裝置，該裝置主要是對膠帶輸送設備運行信號加以收集，并實現(xiàn)控制信息的輸出功能。機電控制系統(tǒng)使用的PLC裝置型號為Logix1756型。另外，為了確保機電控制系統(tǒng)運行的可靠性以及安全性，通過雙CPU冗余設計方式，確保系統(tǒng)運行過程中更為的安全與穩(wěn)定。（3）變頻裝置。變頻裝置的型號為TMdrive-MV型，該變頻裝置屬于高-高形式的變頻裝置，該裝置擁有單元過電壓、過電流、缺相、變頻器過載、輸出短路保護以及對變壓器保護等多種功能，能夠更好的確保膠帶輸送設備變頻安全的運行。（4）運行保護裝置。膠帶輸送設備保護裝置是型號為KTC101型的保護裝置，其能夠?qū)崿F(xiàn)對膠帶輸送設備的跑偏保護、撕裂保護、打滑保護以堆煤保護等多種保護功能，可以保障皮帶輸送機正常運行。（5）監(jiān)測裝置。監(jiān)測裝置是對膠帶輸送設備運行過程中電壓信號、電流信號以及溫度信息等進行監(jiān)測。（6）通信裝置。通信設備能夠確保機電控制系統(tǒng)通信的暢通，可以實現(xiàn)遙測、遙信以及遙控等功能。

3膠帶輸送設備機電控制技術應用的具體效果

3.1電氣節(jié)能分析

（1）膠帶運輸系統(tǒng)未進行改造之前總的電量損耗情況。未進行改造之前，膠帶輸送設備實際運行過程中按照特定的速率運行，所以，帶式輸送設備運行中消耗功率為定值，是額定功率的60%，三部膠帶輸送設備的總額定功率為1400kW，若每天運行時間按照18h計算，每年運行天數(shù)按照300d計算，則三臺膠帶輸送設備每年總的電能消耗為：W=1400×300×18×0.6=4536000kW•h。（2）進行改造之后總的電量損耗情況。進行改造之后，膠帶輸送設備在設計運行過程中，其運行速度和運量之間存在一定的匹配關系，我們在此依照平均運量進行計算，膠帶運輸設備的平均運輸速率為2.5m/s，此時電動機的功率值為672kW。所以，在進行機電控制系統(tǒng)改造之后，三臺膠帶輸送設備總的電能消耗為：W1=672×300×18=3628800kW•h。（3）改造之后的節(jié)能效果分析。從上述計算數(shù)據(jù)能夠得出，在應用了機電控制技術之后，平均每年電能消耗較未采用機電控制技術之前減少了。綜上可得，在采用機電控制技術之后，能夠取得顯著的節(jié)點效果。

3.2機械損耗的節(jié)能分析

在膠帶輸送設備的運行階段，所消耗的能量主要電能。另外，膠帶輸送設備的機械損耗也應當引起我們的重視。之所以會出現(xiàn)機械磨損，是因為在膠帶輸送設備運行過程中軸承部件、滾筒部件以及托輥部件等與膠帶會形成一定摩擦，若是膠帶輸送設備的膠帶運行速率增加，則上述各個部件之間的機械損耗也會相應增加。而若是膠帶輸送設備的速率減少情況下，各個部件之間的機械磨損情況便會有所減弱，即隨著帶速的不斷減少，膠帶輸送設備的機械磨損同樣也會相應減弱。而采用機電控制技術之后，能夠確保膠帶輸送設備可以根據(jù)不同負載情況而實時的調(diào)整帶速，使得膠帶輸送設備的平均帶速得以顯著降低，從而也確保了膠帶輸送設備的機械損耗明顯改善。

4結語

此次研究結合膠帶輸送機機電控制技術具體應用情況，探討了機電控制技術應用之后的效果，得出了機電控制技術在煤礦開采中所發(fā)揮的重要作用，同時還得出了作為反映生產(chǎn)水平的機械科學，應當不斷的加以更新與改革，應用機電控制技術代替以往單純的機械機構，這是未來機械科學發(fā)展的重要方向，同時也是我國機械制造以及應用工作中所面臨的巨大挑戰(zhàn)。

作者:馬興旺 單位:山西煤炭進出口集團左云韓家洼煤業(yè)有限公司